Nejvýkonnějším solárním článkům se na Zemi nedaří

Ty nejlepší solární články se na Zemi prakticky nevyužívají. Změnit to bude těžké. Konkurence je prostě příliš levná. Vývojáři to ovšem chtějí změnit.

Přílet dalších robotických průzkumníků k Marsu sice obrátily zraky vesmírných fanoušků k “Rudé planetě”, ještě během letošního roku se na sebe chce strhnout ambiciózní mise NASA s názvem Lucy. Sonda Lucy, která odstartuje 16. října na více než desetiletou misi, míří k Trojanům, asteroidům, které se pohybují v oblasti oběžné dráhy Jupitera.

Většina předchozích sond do vzdálenějších části sluneční soustavy (například Voyager a New Horizons) se spoléhala na drahé radioizotopové termoelektrické generátory. Lucy místo toho nese dvojici solárních panelů. Rozvíjejí se jako obří vějíře, každý s průměrem zhruba šesti metrů.

“Extrémní energetické požadavky” ve vesmíru jsou “v podstatě hlavním důvodem, proč jsou solární panely tak veliké a impozantní,” říká Katie Oakmanová, vedoucí oddělení struktur a mechanismů kosmické lodi Lucy. Což ovšem vyžadovalo zaměřit výzkum poněkud netradičním směrem. Zatímco na Zemi jsou hnacím motorem přechodu k zelené energii levné křemíkové články, vesmírní “solárníci” se musí spoléhat na jiné typy panelů.

Sondy Lucy (foto NASA)
Sondy Lucy (foto NASA)

Musí se jinak

Ve vesmíru hrozí ještě jedno nebezpečí: ionizující záření. Solární panely na oběžné dráze Země musí čelit ničivému vlivu záření Van Allenových pásů, solární panely na jiných místech naší soustavy zase ohrožují nabité částice ve slunečním větru. Obojí časem snižuje účinnost článků. Článku, který stráví 15 let na geosynchronní oběžné dráze Země (cca 36 tisíc kilometrů nad povrchem), má účinnost pouze zhruba 80 % původní hodnoty.

První družice z 50. a 60. let 20. století používaly křemíkové fotovoltaické články. Konstruktéři se však brzy začali zabývat takzvanými vícepřechodovými či multispektrálními články. Ty se vyrábí z vrstev několika materiálů, které každá pohlcuje jinou vlnovou délku světla. Tyto články jsou účinnější, v náročných vesmírných podmínkách odolnější a lehčí.

“Vesmírný průmysl používá vícepřechodové solární články již delší dobu, a to právě z těchto důvodů,” řekl pro IEEE Spectrum Ryan France, vědec z Národní laboratoře pro obnovitelnou energii (NREL) v Golden v Coloradu u Denveru. NREL byla v minulých desetiletích průkopníkem v oblasti vícepřechodových článků a v nedávné době tamní vědci posunuli účinnost vícepřechodových článků k symbolickému milníku 50procetní účinnosti. 

Návrat na zem

Na Zemi však vícepřechodové články  narážejí na ekonomickou překážku: nízká cena křemíkových fotovoltaických článků a jejich drtivá převaha na trhu dohromady činí z komercializace vícepřechodových článků obtížný úkol. Ceny křemíkových článků klesly od roku 1980 šedesátkrát a pokles se jen stěží zastaví.

Zkouška solární panelů sundy Lucy (foto NASA)
Zkouška solární panelů sundy Lucy (foto NASA)

Vícepřechodové články se zatím používají převážně v koncentrované solární technologii, která využívá zrcadla nebo čočky k soustředění a zesílení slunečního světla na solární panel. Tím se dosahuje působivých hodnot účinnosti, ale v praxi se zatím nedaří levnému křemíku konkurovat.

Výzkumníci z NREL se však nyní zaměřili na jiné aspekty, než je 50procentní účinnost, a snaží se především snížit cenu vícepřechodových článků. “Čím nižší budou náklady,” říká France, “tím větší bude potenciální odbyt.” Chtějí připravit půdu pro nové aplikace tohoto typu článků, i když zatím není jasné, o jaké aplikace by se mohlo jednat.

Ovšem levnější solární články nepochybně budou přínosem opět pro vesmírné aplikace. A Oakman si myslí, že rozložitelné solární panely, jaké má Lucy, najdou své uplatnění i případných delších “výletech” lidstva mimo naši planetů. Zejména do oblasti kolem Jupiteru, kde jsou teploty a množství světla výrazně nižší než v oblasti oběžné dráhy Země. “Pokud chceme i nadále vysílat kosmické lodě do vnějších částí sluneční soustavy, pak se podle mého názoru pro využití tohoto typu konstrukce najde celá řada možností.”

Související články

Vložit komentář...